放置的四個定子鐵心(1)、線圈(2)、套筒(3)、氣隙(4)、轉子(5)、定子安裝盤
(6)、旋轉調制轉子軸承套(7)、旋轉調制軸承(8)、旋轉調制轉子鎖母(9)、超聲波電機轉子
(10)、超聲波電機定子(11)、旋轉調制定子軸承套(12)和旋轉調制定子鎖母(13)組成。其中徑向軸承線圈⑵繞制于每個定子鐵心⑴的兩個磁極上，四個定子鐵心⑴的徑向內側為轉子(5)，定子鐵心⑴和轉子(5)之間形成徑向磁氣隙(4)，定子鐵心⑴的徑向外側為套筒(3)，套筒(3)與定子安裝盤(6)通過螺釘固定連接，定子安裝盤￠)的軸向外側為旋轉調制轉子軸承套(7)，定子安裝盤(6)與旋轉調制轉子軸承套(7)之間為過盈配合連接，旋轉調制軸承(8)的內圈固定在旋轉調制轉子軸承套(7)上，旋轉調制軸承(8)的外圈與旋轉調制定子軸承套(12)過盈配合連接，定子安裝盤(6)與超聲波電機轉子(10)固連，超聲波電機轉子(10)與超聲波電機定子(11)通過壓力固連，超聲波電機定子(11)與旋轉調制定子軸承套(12)過盈配合連接，旋轉調制轉子鎖母(9)將旋轉調制軸承(8)的內圈在軸向方向上固定在旋轉調制轉子軸承套(7)上，旋轉調制定子鎖母(13)將旋轉調制軸承⑶的外圈在軸向方向上固定在旋轉調制定子軸承套(12)上。所述的徑向氣隙(4)大小為 0.5mm ?0.7mm,優選 0.6mm。
[0021]圖3為定子鐵心磁極結構圖，所述的每個定子鐵心(I)磁極分為前部、中部和根部，其前部左側邊緣與右側邊緣形成的夾角為83°，沿圓周上相鄰的兩個定子鐵心(I)磁極之間的距離為2mm，每個定子鐵心(I)磁極前部的左側邊緣與中部連接處夾角為152°，中部的兩個直線段之間的夾角為91°，中部與根部圓弧的切線方向的夾角為123° ;同理，每個定子鐵心(I)磁極前部的右側邊緣與中部連接處夾角為152°，中部的兩個直線段之間的夾角為91°，中部與根部圓弧的切線方向的夾角為123°。
[0022]所述各個角度的確定是通過大量的仿真和實驗得到的最優角度值，可以使得氣隙磁場在圓周方向上的波動最小，峰峰值可在15mT以下，并且磁密在定子鐵心(I)磁極各個部分不會產生由于“磁密集中”而導致的飽和問題，定子鐵心(I)和轉子(5)均為1J50或IJ22導磁塊材材料，定子鐵心(I)的球面半徑取20mm?50mm，在本發明中定子鐵心(I)的球面半徑取23mm，且沿±X方向和土Y方向放置的各個定子鐵心的外形尺寸完全相等，安裝后各個球心完全重合。
[0023]圖4為本發明技術解決方案的轉子結構圖，轉子(5)的球面半徑取19mm?49mm，在本實施例中轉子(5)的球面半徑取22_，轉子(5)左球面所對應的球心角為84°，轉子
(5)左球面左側邊緣與轉子(5)左球面左側圓弧邊緣切線所成夾角為132°，轉子(5)左球面右側邊緣與轉子(5)左球面右側圓弧邊緣切線所成夾角為132°，轉子(5)右球面所對應的球心角為84°，轉子(5)右球面左側邊緣與轉子(5)右球面左側圓弧邊緣切線所成夾角為132°，轉子(5)右球面右側邊緣與轉子(5)右球面右側圓弧邊緣切線所成夾角為132。。
[0024]如圖5所示，本發明的具有旋轉調制功能的徑向球面磁軸承，其每個定子鐵心(I)的磁極上所纏繞的線圈(2)包括第一激磁線圈(2-1)和第二激磁線圈(2-2)，其中第一激磁線圈(2-1)靠近氣隙(4)側，第二激磁線圈(2-2)靠近磁極根部，第一激磁線圈(2-1)匝數為20?50匝，優選36匝，其控制電流可調，第二激磁線圈(2-2)匝數為100?200匝，優選120匝，其控制電流不變，第一激磁線圈(2-1)和第二激磁線圈(2-2)之間的徑向間隙為0.5mm ?0.8mm,優選為 0.55mm0
[0025]本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
[0026]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種旋轉調制徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于:主要包括??沿±x方向和土Y方向放置的四個定子鐵心(I)、線圈(2)、套筒(3)、氣隙(4)、轉子(5)、定子安裝盤(6)、旋轉調制轉子軸承套(7)、旋轉調制軸承(8)、旋轉調制轉子鎖母(9)、超聲波電機轉子(10)、超聲波電機定子(11)、旋轉調制定子軸承套(12)和旋轉調制定子鎖母(13)組成。其中徑向軸承線圈(2)繞制于每個定子鐵心(I)的兩個磁極上，四個定子鐵心(I)的徑向內側為轉子(5)，定子鐵心(I)和轉子(5)之間形成徑向磁氣隙(4)，定子鐵心(I)的徑向外側為套筒(3)，套筒(3)與定子安裝盤(6)通過螺釘固定連接，定子安裝盤￠)的軸向外側為旋轉調制轉子軸承套(7)，定子安裝盤(6)與旋轉調制轉子軸承套(7)之間為過盈配合連接，旋轉調制軸承(8)的內圈固定在旋轉調制轉子軸承套(7)上，旋轉調制軸承(8)的外圈與旋轉調制定子軸承套(12)過盈配合連接，定子安裝盤(6)與超聲波電機轉子(10)固連，超聲波電機轉子(10)與超聲波電機定子(11)通過壓力固連，超聲波電機定子(11)與旋轉調制定子軸承套(12)過盈配合連接，旋轉調制轉子鎖母(9)將旋轉調制軸承(8)的內圈在軸向方向上固定在旋轉調制轉子軸承套(7)上，旋轉調制定子鎖母(13)將旋轉調制軸承⑶的外圈在軸向方向上固定在旋轉調制定子軸承套(12)上；所述的每個定子鐵心(I)磁極分為前部、中部和根部，其前部左側邊緣與右側邊緣形成的夾角為83°，沿圓周上相鄰的兩個定子鐵心(I)磁極之間的距離為2_，每個定子鐵心(I)磁極前部的左側邊緣與中部連接處夾角為152°，中部的兩個直線段之間的夾角為91°，中部與根部圓弧的切線方向的夾角為123° ;同理，每個定子鐵心(I)磁極前部的右側邊緣與中部連接處夾角為152°，中部的兩個直線段之間的夾角為91°，中部與根部圓弧的切線方向的夾角為123°。2.根據權利要求1所述的旋轉調制徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于:所述的定子鐵心(I)和轉子(5)均為1J50導磁實心塊材。3.根據權利要求1所述的旋轉調制徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于:所述的轉子(5)的球面半徑取19mm?49mm，轉子(5)左球面所對應的球心角為84°，轉子(5)左球面左側邊緣與轉子(5)左球面左側圓弧邊緣切線所成夾角為132°，轉子(5)左球面右側邊緣與轉子(5)左球面右側圓弧邊緣切線所成夾角為132°，轉子(5)右球面所對應的球心角為84°，轉子(5)右球面左側邊緣與轉子(5)右球面左側圓弧邊緣切線所成夾角為132°，轉子(5)右球面右側邊緣與轉子(5)右球面右側圓弧邊緣切線所成夾角為132°。4.根據權利要求1所述的旋轉調制徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于:所述的徑向氣隙⑷大小為0.5謹?0.7謹。5.根據權利要求1所述的旋轉調制徑向球面純電磁磁軸承，其特征在于:所述的每個定子鐵心(I)的磁極上所纏繞的線圈(2)包括第一激磁線圈(2-1)和第二激磁線圈(2-2)，其中第一激磁線圈(2-1)靠近氣隙(4)側，第二激磁線圈(2-2)靠近磁極根部，第一激磁線圈(2-1)匝數為20?50匝，其控制電流可調，第二激磁線圈(2-2)匝數為100?200匝，其控制電流不變，第一激磁線圈(2-1)和第二激磁線圈(2-2)之間的徑向間隙為0.5_?.0.8mm。
【專利摘要】一種旋轉調制徑向球面純電磁磁軸承，主要包括：沿±X方向和±Y方向放置的四個定子鐵心、線圈、套筒、氣隙、轉子、定子安裝盤、旋轉調制轉子軸承套、旋轉調制軸承、旋轉調制轉子鎖母、超聲波電機轉子、超聲波電機定子、旋轉調制定子軸承套和旋轉調制定子鎖母組成。由于徑向球面純電磁磁軸承的定子通過超聲電機進行驅動，實現了定子的旋轉，因此具有旋轉調制功能，故可以消除陀螺轉子旋轉引入的陀螺漂移，大大提高了其實現角速率檢測時的檢測精度。
【IPC分類】F16C32/04
【公開號】CN105202025
【申請號】CN201510580632
【發明人】繆存孝, 趙航, 任元, 韓天, 胡純, 劉強, 辛朝軍, 張清東, 張立元
【申請人】北京科技大學, 中國人民解放軍裝備學院
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月12日